Case Volvo do Brasil: como a impressão 3D em TPU reduziu 19% do custo de peças de reposição

Na fábrica da Volvo do Brasil em Curitiba (PR), uma peça pequena de reposição, essencial para a linha de furação profunda, dependia de um centro de usinagem com pouca disponibilidade e de um processo caro. Em um projeto desenvolvido com a Slim h7, a peça passou a ser produzida com impressão 3D por extrusão de material, sob demanda e dentro da própria manutenção. Este case mostra os critérios técnicos de cada decisão e o que o resultado significa para quem gerencia manutenção, engenharia de processos e custos industriais.

O contexto: uma peça pequena com impacto direto na disponibilidade da linha

Na furação profunda, ferramentas longas trabalham com alta exigência de alinhamento e estabilidade. Na fábrica da Volvo, uma peça usinada em nylon PA6 tinha a função de travar o movimento axial dessas ferramentas. É um componente simples na aparência, mas sua falta significa parada de linha.

Dois fatores transformavam a reposição em um problema recorrente para a manutenção:

• Capacidade escassa no centro de usinagem. A reposição concorria por horas de máquina e enfrentava longas esperas.
• Custo elevado de usinar nylon. O processo convencional, somado ao valor da hora de máquina, encarecia um item de consumo frequente.

A Volvo buscou então uma alternativa de processo e de material que fosse, ao mesmo tempo, econômica e confiável.

Os critérios de aprovação do projeto

O projeto partiu de quatro critérios claros, que servem de referência para qualquer avaliação de peça de reposição por manufatura aditiva:

• Geometria: modelo CAD fiel à peça original, respeitando as tolerâncias exigidas na montagem.
• Custo: fabricação por um valor inferior ao da usinagem convencional.
• Prazo: produção em tempo compatível com a rotina da manutenção.
• Durabilidade: vida útil equivalente à da peça usinada ou, se menor, custo tão inferior que compensasse a troca, sem comprometer qualidade e função.

A solução, em três etapas

1. Engenharia reversa e validação de tolerâncias

A primeira etapa foi desenvolver os modelos CAD da peça e verificar se a manufatura aditiva atenderia às tolerâncias geométricas da aplicação. A análise mostrou que as duas famílias de tecnologia avaliadas eram capazes disso: a extrusão de material, que trabalha com filamento, e a fotopolimerização, que trabalha com resina.

2. Filamento ou resina: a comparação entre as tecnologias

Com as duas opções aprovadas em geometria, a equipe fez uma comparação detalhada entre elas. A extrusão de material se mostrou mais adequada às necessidades específicas do cliente e às propriedades desejadas para a peça, principalmente pela disponibilidade de elastômeros técnicos como o TPU. O quadro abaixo resume como as duas tecnologias do portfólio Slim h7 se comparam:

3. Seleção do material: por que TPU 95A

A escolha do filamento TPU 95A veio de um estudo das propriedades mecânicas exigidas pela aplicação, complementado por testes de durabilidade que confirmaram a viabilidade da solução. O TPU (poliuretano termoplástico) na dureza Shore 95A é um elastômero firme: tem flexibilidade suficiente para absorver os esforços de travamento sem trincar e boa resistência à abrasão e a óleos, características importantes em um ambiente de usinagem com lubrificação constante.

Resultados: custo menor e manutenção independente

A implementação trouxe redução de 19% nos custos de fabricação da peça. O dado mais relevante para a gestão, porém, está no tempo. Cada peça passou a levar cerca de 3 horas para ser produzida, mais do que na usinagem. Ainda assim, o saldo foi positivo, por dois motivos:

• O gargalo real era a fila, não o tempo de máquina. A baixa disponibilidade do centro de usinagem gerava longas esperas. Com a manufatura aditiva, a manutenção passou a produzir sob demanda.
• A hora de máquina ficou muito mais barata. O custo por hora de um equipamento de extrusão de material é consideravelmente menor que o de um centro de usinagem.

Em campo, segundo a própria Volvo, a vida útil da peça em TPU é muito próxima à da peça de nylon usinado. Após um período de uso, também se constatou que o TPU apresenta resistência à lubrificação semelhante à do nylon, com desempenho consistente nas condições reais de operação.

O que muda para a gestão da manutenção

Ao tornar a manutenção independente de outros departamentos, a Volvo passou a ter uma fabricação enxuta das peças de reposição e uma redução significativa no tempo de parada da linha. Na prática, o projeto atua em três indicadores que costumam estar no radar da gestão industrial:

• Custo por peça: 19% menor, com um processo de hora-máquina mais barata.
• Disponibilidade da linha: a reposição deixa de depender da agenda do centro de usinagem, o que encurta paradas.
• Capacidade da usinagem: as horas liberadas no centro de usinagem voltam para as demandas que realmente exigem esse processo.

A experiência também abriu caminho para estudos de engenharia reversa em outras peças de reposição da planta. Esse costuma ser o efeito mais valioso de um primeiro projeto bem-sucedido: ele cria método.

Como estruturar um projeto de manufatura aditiva para peças de reposição

O caminho percorrido neste case pode ser replicado em outras plantas. Em linhas gerais, um projeto bem conduzido passa por quatro fases:

1. Triagem das candidatas. Levantar peças de baixo volume e reposição frequente, que dependem de usinagem disputada ou de fornecedor com prazo longo e que podem parar a linha quando faltam.
2. Engenharia reversa e validação dimensional. Modelar em CAD e confirmar que as tolerâncias de montagem são atendidas.
3. Seleção de tecnologia e material. Definir entre filamento e resina e escolher o material pelos esforços, temperatura e fluidos da aplicação.
4. Validação em campo e padronização. Testar na aplicação real, acompanhar a vida útil e documentar o processo para que a manutenção produza com repetibilidade.

Perguntas frequentes

É possível substituir peças usinadas em nylon por peças de manufatura aditiva?

Em muitos casos, sim. No case da Volvo do Brasil, uma peça de nylon PA6 que trava o movimento axial de ferramentas de furação profunda passou a ser produzida em TPU 95A por extrusão de material, com vida útil muito próxima à da original e custo de fabricação 19% menor. A viabilidade depende de tolerâncias, esforços, temperatura e contato com fluidos, por isso cada peça precisa de avaliação técnica.

Por que usar filamento TPU 95A nessa aplicação?

O TPU 95A é um elastômero termoplástico de dureza Shore 95A. Ele combina flexibilidade com boa resistência à abrasão e a óleos, o que permitiu absorver os esforços de travamento e manter o desempenho em ambiente lubrificado, com comportamento semelhante ao do nylon usinado observado em uso.

Filamento ou resina: qual tecnologia usar para peças de reposição industriais?

As duas famílias atenderam às tolerâncias geométricas desta peça. A extrusão de material (filamento) foi escolhida por se adequar melhor às necessidades do cliente e às propriedades desejadas, além de oferecer a maior gama de materiais, incluindo elastômeros como o TPU. A fotopolimerização (resina) costuma ser indicada quando a prioridade é precisão dimensional, acabamento superficial e riqueza de detalhes em peças pequenas.

A impressão 3D é sempre mais rápida que a usinagem?

Não necessariamente. Neste projeto, o tempo de máquina subiu para cerca de 3 horas por peça. O ganho veio da independência: a manutenção deixou de esperar a fila do centro de usinagem, que tinha baixa disponibilidade, e passou a produzir sob demanda, com custo por hora de máquina consideravelmente menor.

Quais peças de reposição são boas candidatas à manufatura aditiva?

Itens de baixo volume e reposição frequente, que dependem de usinagem disputada ou de fornecedor externo com prazo longo e que podem parar a linha quando faltam, como buchas, espaçadores, guias, batentes, suportes e gabaritos. Uma triagem com engenharia reversa indica quais delas compensam.